關(guān)鍵詞：AI溫度控制器、玻璃非球面成型機、基恩士PLC、觸模屏
一、概述
非球面光學(xué)零件是一種非常重要的光學(xué)零件，它可以獲得球面光學(xué)零件無可比擬的良好的成像質(zhì)量，在光學(xué)系統(tǒng)中能夠很好的矯正多種像差，改善成像質(zhì)量，提高系統(tǒng)鑒別能力，它能以一個或幾個非球面零件代替多個球面零件，從而簡化儀器結(jié)構(gòu)，降低成本并有效的減輕儀器重量。如在攝影鏡頭和取景器、電視攝像管、變焦鏡頭、電影放影鏡頭、衛(wèi)星紅外望遠鏡、錄像機鏡頭、錄像和錄音光盤讀出頭、條形碼讀出頭、光纖通信的光纖接頭、醫(yī)療儀器等中。玻璃非球面從折射、透光性、耐高溫等性能方面講都要比塑料非球面高得多，目前玻璃非球面技術(shù)在中國大陸來講幾乎是空白目前加工比較成功的公司有：臺灣亞光、美國柯達、萊特巴斯、荷蘭菲利浦、日本奧林巴斯、HOYA、松下等，從目前光學(xué)企業(yè)發(fā)展方向來看，在不久以后玻璃非球面必將頂替塑料非球面?，F(xiàn)在各大數(shù)碼相機公司在發(fā)布產(chǎn)品時都會強調(diào)產(chǎn)品中包含幾枚玻璃非球面，這不僅體現(xiàn)相機性能優(yōu)秀，還體現(xiàn)了一個公司的實力。
二、設(shè)備
目前玻璃非球面成型主要有等溫、異溫成型兩種，所謂等溫：就是將玻璃毛胚放入模具，通過多模具的加熱加壓，使玻璃軟化，使玻璃毛胚變成模具的形狀，再冷卻模具，將產(chǎn)品取出；所謂異溫成型：就是將玻璃毛胚在進入模具前加熱，使其軟化，再送入成型環(huán)境，通過模具加壓，使玻璃毛胚成為模具的形狀，再通過冷卻后取出(注意異溫成型模具一直都保持一個溫度不變）。簡單的講等溫成型就是將模具和毛胚同時加熱和冷卻，同時取出；異溫成型就是將毛胚單獨加熱后成型單獨冷卻和取出，模具的溫度是保持不變的。等溫成型的設(shè)備是靠PLC控制電磁閥帶動氣缸工作和控制溫度及其他模塊進行工作。工作時，溫度的控制是極其重要的。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及要求
1、儀表的測量精度為0.02級
2、儀表支持4路熱電偶輸入；
2、儀表通訊時帶上下限報警提示；
3、儀表輸出4路觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR；
4、導(dǎo)軌式安裝，4路PID調(diào)節(jié)；
5、帶RS-485通訊；
四、儀表的選型及功能；
根據(jù)系統(tǒng)的要求我們選用了AI-7048D5導(dǎo)軌式安裝儀表。AI-7048型4路溫度控制器采用熱電偶輸入，SSR固態(tài)繼電器電壓輸出，各通道可以有不同的輸入規(guī)格，即可以獨立使用，也可以與計算機或可編程控制器PLC聯(lián)機使用。本儀表可任選24VDC/AC輸入或100~240VAC電源電壓，并通過ISO9001質(zhì)量認證，可靠性高且符合EMC電磁兼容標準；其電源及全部I/O端子均通過了4KV的群脈沖（EFT）抗干擾測試，能在強干擾環(huán)境下可靠工作，應(yīng)用了宇電公司新一代技術(shù)，使多路輸入達到與單路測量相當?shù)木扰c抗干擾能力。儀表主要功能如下：
● 最多可支持4路可編程測量輸入回路，支持K、S、E、J、B、N、T、WRe5-WRe26等多種規(guī)格熱電偶輸入，自動冷端補償，也可以輸入mV線性信號，并可以自由進行刻度定義。輸入數(shù)字校正，各輸入回路均具備數(shù)字濾波，且濾波強度可以獨立調(diào)整或取消濾波。
● 使用高性能的元器件，大大降低溫度漂移并使得4個通道之間相互干擾降低，使多路測量在精度及抗干擾性能上也達到了與單路測量儀表相當?shù)乃疁省?/SPAN>
● 可支持D5/E5型DIN導(dǎo)軌外型或盤裝儀表外形尺寸，導(dǎo)軌型可連接E8型手持顯示器進行顯示編程。
● 除D5型儀表外，每個回路都具備獨立的上、下限或偏差報警功能，并且其報警輸出位置（AL1或AL2）可以編程指定。不同輸入回路的上限或下限報警信號即可編程為從同一報警通道輸出，也可從不同的通道輸出。
● 具有12個現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置，用戶可以按自己的使用習慣“定做”儀表。
● 具備先進的與計算機通訊功能，同常用AI-708人工智能調(diào)節(jié)器/溫度控制器通訊協(xié)議完全兼容，1臺AI-7048在通訊時可等同4臺獨立的測量及控制儀表。
儀表的調(diào)節(jié)功能采用先進的AI人工智能PID調(diào)節(jié)算法，AI人工智能調(diào)節(jié)算法是采用模糊規(guī)則進行PID調(diào)節(jié)的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法進行調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當誤差小時，采用改時的PID算法進行調(diào)節(jié)，關(guān)能在調(diào)節(jié)中自動學(xué)習和記憶被控對象的部分特征以使效果最優(yōu)化。具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單、對復(fù)雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。
五、儀表參數(shù)含義及設(shè)定
BAud:通訊波特率，可定義的范圍是300~19200bit/s，一般設(shè)定為9600bit/s
Addr：通訊地址，定義儀表的通訊地址，有效范圍是0~80，在同一條通訊線路上的儀表應(yīng)分別設(shè)置一個不同的ADDR值以便相互區(qū)別。
SP1-4；分別表示1~4通道的給定值。
AT1-4；自整定開關(guān)，0為自整定處于關(guān)閉狀態(tài)，1啟動PID及CTL參數(shù)自整定功能，自整定結(jié)束后自動會返回0。
INP1-4；輸入規(guī)格，分別定義1~4個通道的輸入規(guī)格。
DPT1~4；小數(shù)點位置，分別用于選擇1~4個通道的小數(shù)點位置及分辨率，對于線性輸入時，DIP=0、1、2、3對應(yīng)0、0.0、0.00、0.000的顯示方式，通訊時先讀取DPT在相應(yīng)的對測量值處理。若采用的是熱電偶或熱電阻輸入時DIP只對顯示有作用，設(shè)置為0時溫度顯示分辨率為1度，DIP=1時溫度顯示分辨率為0.1度，儀表內(nèi)部分辨率始終是0.1。、
SCL；輸入信號刻度下限，定義線性輸入時的刻度下限。
SCH：輸入信號刻度上限，定義線性輸入時的刻度上限。
SCB1-4；輸入平移修正，SC參數(shù)通常用于對熱電偶進行平移修正，以補償傳感器或輸入信號本身的誤差，或修正儀表冷端補償誤差。一般設(shè)置為0。
FIL1-4；數(shù)據(jù)濾波強度，DL用于設(shè)置數(shù)字濾波的強度，0沒有任何濾波，1只
取中間值濾波。DL越大，測量值越穩(wěn)定，但響應(yīng)越慢。
P1-4；比例帶，定義APID及PID調(diào)節(jié)的比例帶，單位與PV值相同，一般由儀表自整定自動寫入。
I1-4；積分時間，定義PID調(diào)節(jié)的積分時間，單位是秒，I=0時取法積分作用，一般由儀表自整定自動寫入。
D1-4；微分時間，定義PID調(diào)節(jié)的微分時間，單位是0.1秒，D=0時取消微分作用，一般由儀表自整定自動寫入。
H.AL1-4；上限絕對值報警值，分別表示1~4個測量通道的上限報警值。
L.AL1-4；下限絕對值報警值，分別表示1~4個測量通道的下限報警值。
HYS1-4；回差，為避免因測量輸入值波動而導(dǎo)致報警頻繁動作，同時也避免自整定AT的位式調(diào)節(jié)由于測量值受干擾導(dǎo)致誤動作致始自整定出錯誤的PID參數(shù)。該參數(shù)也叫不靈敏區(qū)，死區(qū)，滯環(huán)等。
AOP1-4；報警輸出位置定義參數(shù)，AOP用于定義H.AL和L.AL報警功能的輸出位置，僅E5型儀表支持。
CN；測量路線，參數(shù)CN個位數(shù)表示儀表的實際使用測量路數(shù)，AI-7048可設(shè)置為1~4。
NONC；常開常閉選擇，安裝單路報警繼電器可同時具備常開+常閉輸出，但安裝雙路模塊只有常開輸出，可通過NONC參數(shù)將常開輸出定義為常閉輸出。僅E5儀表輸出。
六、觸摸屏與AI-7048及PLC
觸摸屏是觸摸式工業(yè)圖形顯示器的簡稱，它是一種連接人類和機器（主要是PLC）的人機界面（國外稱為HMI），被稱為PLC的臉面。它是替代傳統(tǒng)控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器。可用于參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示。以曲線，動畫等形式描繪自動化控制過程，并可簡化PLC的控制程序。
觸摸屏的主要作用是：監(jiān)視和控制。
監(jiān)視-以數(shù)據(jù)，曲線，圖形，動畫等各種形式來反映PLC內(nèi)部位狀態(tài),存儲器數(shù)值，從而直觀反映工業(yè)控制系統(tǒng)的流程，走向。
控制-可以通過觸摸屏操作改變PLC內(nèi)部位狀態(tài)，存儲器數(shù)值，從而參與過程控制。
威綸通觸摸屏MT6070i 400MHz CPU，128MB 內(nèi)存；16:9 寬屏，7 寸，65536 色TFT LCD，分辨率800x480；3個COM端口，1個USB2.0接口，1個USB1.1接口，內(nèi)有宇電AIBUS協(xié)議驅(qū)動及基恩士PLC驅(qū)動，且支持三個異步串口通訊，在組態(tài)工程的過程中，新增的設(shè)備在設(shè)置串口時要根據(jù)對方的通訊協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式來設(shè)定，宇電AI系列的數(shù)據(jù)格式為，波特率9600，停止位1或2，數(shù)據(jù)位8位，無奇偶校驗位。基恩士PLC數(shù)據(jù)格式為波特率9600，數(shù)據(jù)位8，奇偶校驗為偶校驗，停止位1。其余用軟件中默認設(shè)置就可以了。
在組態(tài)時，把宇電AI儀表最主要的值采集到觸摸屏里面，如果只有一個通道可以把全部的值都采集上來顯示，但如果連接的通道多只要把測量值，給定值，報警狀態(tài)，及一些報警參數(shù)。在觸摸屏上，得把每個通道的通訊狀態(tài)給采集到屏上用狀態(tài)位來顯示，為1時代表通訊故障，為0時代表通訊正常。由于采集到的數(shù)據(jù)都是整數(shù)位，報警狀態(tài)要為布爾類型，在這則要用到軟件在的定時資料傳輸?shù)墓δ?，轉(zhuǎn)換成觸摸屏內(nèi)部的寄存器，讀取每個位來判斷儀表是否產(chǎn)生報警。
有一些特殊的功能也可以在觸摸屏上實現(xiàn)，如儀表的啟動與停止的功能，因為AI-7048D5儀表通過常規(guī)的辦法無法做到啟動與停止工作，用手持式面板來打操作費時又費力，而在軟件上則容易得多。只要把輸出上限OPH改為0儀表就停止工作。一臺非球面成型機要用到3個AI-7048D5的儀表，每一臺AI-7048D5四個通道占用4個地址，每個通道的地址不可重復(fù)，否則無法通訊。
報警狀態(tài)位也可以通過屏內(nèi)自動賦值給PLC，來實現(xiàn)一些動作。
七、系統(tǒng)調(diào)試
AI系列調(diào)節(jié)儀表具備參數(shù)自整定功能：AI人工智能調(diào)節(jié)方式初次使用時，要啟動自整定功能來協(xié)助確定P\I\D等控制參數(shù)。初次啟動自整定時，可將儀表切換到顯示狀態(tài)下，按小于鍵并保持約2秒鐘，此時儀表中CTRL參數(shù)改為1，表明儀表已進入自整定狀態(tài)。自整定時，儀表執(zhí)行位式調(diào)節(jié)，經(jīng)2~3次振蕩后，儀表內(nèi)部微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動計算出P、I、D等控制參數(shù)。如果在自整定過程中要提前放棄自整定，可再按小于鍵并保持約2秒鐘，使儀表參數(shù)CTRL為0。視不同系統(tǒng)，自整定需要的時間可從數(shù)秒至數(shù)小時不等。儀表在自整定成功結(jié)束后，會將參數(shù)CtrL設(shè)置0，系統(tǒng)在不同給定值下整定得出的參數(shù)值不完全相同，執(zhí)行自整定功能前，應(yīng)先將給定值設(shè)置在最常用值或是中間值上，如果系統(tǒng)是保溫性能好的電爐，給定值應(yīng)設(shè)置在系統(tǒng)使用的最大值上，再執(zhí)行啟動自整定的操作功能。參數(shù)CtI（控制周期）及HYS（回差）的設(shè)置，對自整定過程也有影響，一般來說，這2個參數(shù)的設(shè)定值越小，理論上自整定參數(shù)準確度越高。但HYS值如果過小，則儀表可能因輸入波動而在給定值附近引起位式調(diào)節(jié)的誤動作，這樣反而可能整定出徹底錯誤的參數(shù)。推薦CtI=0-2，HYS=2.0。此外，基于需要學(xué)習的原因，自整定結(jié)束后初次使用，控制效果可能不是最佳，需要使用一段時間（一般與自整定需要的時間相同）后方可獲得最佳效果。
AI儀表的自整定功能具備較高的準確度，可滿足超過90%用戶的使用要求，但由于自動控制對象的復(fù)雜性，對于一些特殊應(yīng)用場合，自整定出的參數(shù)可能并不是最佳值，所以也可能需要人工調(diào)整的P、I、D參數(shù)。
調(diào)試完溫度后，可著手調(diào)試各個動作的銜接是否正常，讓儀表產(chǎn)生報警調(diào)試各個保護功能是否正常，如果不能實現(xiàn)要求，問題都是出在了PLC的程序里，對PLC程序可單步調(diào)試，然后在單周期手動調(diào)試，確認沒問題后可直接打到自動狀態(tài)，調(diào)試完成。
八、結(jié)速語
宇電AI-7048D5型四路PID溫度控制器，是國內(nèi)首個導(dǎo)軌安裝型多路高精度溫度控制器，與主要進口同類產(chǎn)品相比，其寬度僅為進口產(chǎn)品的1/2，精度更高，功能更強，且每通道價格比進口儀表便宜60%，產(chǎn)品具備國際領(lǐng)先水平。在球面鏡行業(yè)應(yīng)用廣泛，性價比高。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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